JP2022118376A - 基板処理装置、基板処理システム、基板処理方法及びコンピュータ記憶媒体 - Google Patents

基板処理装置、基板処理システム、基板処理方法及びコンピュータ記憶媒体 Download PDF

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Abstract

【課題】ＥＢＲ（エッジビードリムーバル）処理における塗布膜のハンプや侵食の発生を抑制する。【解決手段】基板処理装置であって、パターン形成用の塗布膜が形成された基板を保持して回転させる基板保持部と、前記基板保持部に保持された前記基板に保護膜を形成するための処理液を吐出する処理液吐出部と、前記保護膜が形成された前記基板の周縁部にレーザーを照射するレーザー照射部と、前記保護膜に当該保護膜を除去するための除去液を吐出する除去液吐出部と、を備えている。【選択図】図６

Description

本開示は、基板処理装置、基板処理システム、基板処理方法及びコンピュータ記憶媒体に関する。
特許文献１は、基板をその主面に垂直な回転軸周りに回転させる回転手段と、レーザー光を出力する光源と、レーザー光を分岐させて第１の光ビームと第２の光ビームとを生成し、第１の光ビームと第２の光ビームとのパワー比を変更可能な光分岐手段と、第１の光ビームの進行方向を変化させて、基板の第１主面から該第１主面とは反対側の第２主面に向かう方向の成分を有する第１の入射方向に沿って基板の周縁部に第１の光ビームを入射させる第１の光路調整手段と、第２の光ビームの進行方向を変化させて、第２主面から第１主面に向かう方向の成分を有する第２の入射方向に沿って基板の周縁部に第２の光ビームを入射させる第２の光路調整手段とを備える基板処理装置を開示している。
特開２０１６－１１５８９３号公報
本開示にかかる技術は、基板のＥＢＲ（エッジビードリムーバル）処理における塗布膜のハンプや侵食の発生を抑制する。
本開示の一態様は、基板処理装置であって、パターン形成用の塗布膜が形成された基板を保持して回転させる基板保持部と、前記基板保持部に保持された前記基板に保護膜を形成するための処理液を吐出する処理液吐出部と、前記保護膜が形成された前記基板の周縁部にレーザーを照射するレーザー照射部と、前記保護膜に当該保護膜を除去するための除去液を吐出する除去液吐出部と、を備えている。
本開示によれば、基板のＥＢＲ（エッジビードリムーバル）処理における塗布膜のハンプや侵食の発生を抑制することができる。
第１の実施形態にかかる基板処理システムの構成の概略を模式的に示す平面図である。 図１の基板処理システムの構成の概略を模式的に示す正面図である。 図１の基板処理システムの構成の概略を模式的に示す背面図である。 第１の実施形態にかかる基板処理装置の構成の概略を模式的に示す側面断面図である。 レーザー照射部、処理液吐出部及び除去液吐出部を説明するための平面図である。 第１の実施形態にかかる基板処理フローを示す図である。 図６のフローに沿って基板処理を行う際のレーザー照射部、処理液吐出部及び除去液吐出部の動作を示す説明図である。 レーザーの照射方法を説明するための基板周縁部の拡大図である。 第２の実施形態にかかる基板処理装置の構成の概略を模式的に示す側面断面図である。 第２の実施形態にかかる基板処理システムの構成の概略を模式的に示す正面図である。 第２の実施形態にかかる基板処理フローを示す図である。 第２の実施形態にかかる他の基板処理フローを示す図である。 第３の実施形態にかかる基板処理装置の構成の概略を模式的に示す側面断面図である。 第３の実施形態にかかる基板処理フローを示す図である。 図１４のフローに沿って基板処理を行う際の基板上の塗布膜の状態を示す説明図である。
半導体デバイス等の製造プロセスにおいては、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という場合がある）などの基板の表面にパターン形成用の塗布膜としてレジスト膜を形成する工程がある。この工程においては、レジスト膜が形成されたウェハの周縁部にシンナーなどの溶剤を吐出し、ウェハ周縁部の不要なレジスト膜を除去する処理、いわゆるエッジビードリムーバル処理（以下、「ＥＢＲ処理」という場合がある）が行われる。
このＥＢＲ処理をシンナーなどの溶剤を用いて行う場合、溶剤によって不要なレジスト膜が除去される一方で、パターン形成に必要なレジスト膜の隆起（以下、「ハンプ」という）や侵食が生じ、パターン形成用のレジスト膜の周縁部形状が崩れることがある。このようなレジスト膜の形状崩れが生じると、後工程においてパターン異常などの欠陥を引き起こすことが懸念される。
そこで、本開示にかかる技術は、基板のＥＢＲ処理における塗布膜のハンプや侵食の発生を抑制する。
以下、実施の形態にかかる基板処理装置及び基板処理方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
＜第１の実施形態＞
本実施形態にかかる基板処理装置を説明するにあたり、まず当該基板処理装置を備えた基板処理システムについて説明する。
（基板処理システム）
図１は、第１の実施形態にかかる基板処理システムの構成の概略を模式的に示す平面図である。また図２及び図３は、基板処理システム１の内部構成の概略を模式的に示す、正面図と背面図である。
基板処理システム１は、図１に示すように、基板としての複数枚のウェハＷを収容したカセットＣが搬入出されるカセットステーション１０と、ウェハＷに所定の処理を施す複数の各種処理装置を備えた処理ステーション１１と、を有する。そして、基板処理システム１は、カセットステーション１０と、処理ステーション１１と、処理ステーション１１に隣接する露光装置１２との間でウェハＷの受け渡しを行うインターフェイスステーション１３と、を一体に接続した構成を有している。
カセットステーション１０には、カセット載置台２０が設けられている。カセット載置台２０には、基板処理システム１の外部に対してカセットＣを搬入出する際に、カセットＣを載置するカセット載置板２１が複数設けられている。
カセットステーション１０には、図１のＸ方向に延びる搬送路２２上を移動自在なウェハ搬送装置２３が設けられている。ウェハ搬送装置２３は、上下方向及び鉛直軸周り（θ方向）にも移動自在であり、各カセット載置板２１上のカセットＣと、後述する処理ステーション１１の第３のブロックＧ３の受け渡し装置との間でウェハＷを搬送できる。
処理ステーション１１には、各種装置を備えた複数例えば４つのブロックＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４が設けられている。例えば処理ステーション１１の正面側（図１のＸ方向負方向側）には、第１のブロックＧ１が設けられ、処理ステーション１１の背面側（図１のＸ方向正方向側）には、第２のブロックＧ２が設けられている。また、処理ステーション１１のカセットステーション１０側（図１のＹ方向負方向側）には、第３のブロックＧ３が設けられ、処理ステーション１１のインターフェイスステーション１３側（図１のＹ方向正方向側）には、第４のブロックＧ４が設けられている。
第１のブロックＧ１には、図２に示すように複数の液処理装置、例えば現像処理装置３０、塗布処理装置としてのレジスト塗布装置３１が設けられている。現像処理装置３０は、ウェハＷを現像処理する。レジスト塗布装置３１は、ウェハＷにレジスト液を供給して塗布膜としてレジスト膜を形成する。これら現像処理装置３０、レジスト塗布装置３１の数や配置は、任意に選択できる。
これら現像処理装置３０、レジスト塗布装置３１では、例えばウェハＷ上に所定の処理液、塗布液を用いたスピンコーティングが行われる。スピンコーティングでは、例えばノズルからウェハＷ上に処理液や塗布液を吐出すると共に、ウェハＷを回転させて、処理液や塗布液をウェハＷの表面に拡散させる。
第２のブロックＧ２には、図３に示すように、熱処理装置４０と、周辺露光装置４１が上下方向と水平方向に並べて設けられている。熱処理装置４０は、ウェハＷの加熱や冷却といった熱処理を行う。例えば熱処理装置４０はレジスト膜が形成されたウェハＷのベーク処理を行う。周辺露光装置４１は、ウェハＷの外周部を露光する。これら熱処理装置４０、周辺露光装置４１の数や配置は、任意に選択できる。
例えば第３のブロックＧ３には、複数の受け渡し装置５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６が下から順に設けられている。また、第４のブロックＧ４には、複数の受け渡し装置６０、６１、６２が下から順に設けられている。
図１及び図３に示すように第１のブロックＧ１～第４のブロックＧ４に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域Ｄが形成されている。ウェハ搬送領域Ｄには、ウェハ搬送装置７０が配置されている。
ウェハ搬送装置７０はそれぞれ、例えばＹ方向、Ｘ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アーム７０ａを有している。ウェハ搬送装置７０は、上下に複数台配置されており、各ウェハ搬送装置７０は、ウェハ搬送領域Ｄ内を移動し、例えば各ブロックＧ１～Ｇ４の同程度の高さの所定の装置にウェハＷを搬送できる。
また、ウェハ搬送領域Ｄには、第３のブロックＧ３と第４のブロックＧ４との間で直線的にウェハＷを搬送するシャトル搬送装置８０が設けられている。
シャトル搬送装置８０は、例えば図３のＹ方向に直線的に移動自在になっている。シャトル搬送装置８０は、ウェハＷを支持した状態でＹ方向に移動し、第３のブロックＧ３の受け渡し装置５２と第４のブロックＧ４の受け渡し装置６２との間でウェハＷを搬送できる。
図１に示すように第３のブロックＧ３のＸ方向正方向側の隣には、ウェハ搬送装置９０が設けられている。ウェハ搬送装置９０は、例えばＸ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アーム９０ａを有している。ウェハ搬送装置９０は、ウェハＷを支持した状態で上下に移動して、第３のブロックＧ３内の各受け渡し装置にウェハＷを搬送できる。
インターフェイスステーション１３には、ウェハ搬送装置１００と受け渡し装置１０１が設けられている。ウェハ搬送装置１００は、例えばＹ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アーム１００ａを有している。ウェハ搬送装置１００は、例えば搬送アーム１００ａにウェハＷを支持して、第４のブロックＧ４内の各受け渡し装置、受け渡し装置１０１及び露光装置１２との間でウェハＷを搬送できる。
以上の基板処理システム１には、制御部２００が設けられている。制御部２００は、例えばＣＰＵやメモリ等を備えたコンピュータにより構成され、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、基板処理システム１における各種処理を制御するプログラムが格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、当該記憶媒体Ｈから制御部２００にインストールされたものであってもよい。プログラムの一部または全ては専用ハードウェア（回路基板）で実現してもよい。記憶媒体Ｈは一時的記憶媒体か非一時的記憶媒体かを問わない。
次に、本実施形態にかかる基板処理装置としてのレジスト塗布装置３１について説明する。図４は、本実施形態にかかるレジスト塗布装置３１の構成の概略を模式的に示す側面断面図である。
レジスト塗布装置３１は、内部を密閉可能な処理容器３０１を有している。処理容器３０１の側面には、ウェハＷの搬入出口（図示せず）が形成されている。
処理容器３０１内には、ウェハＷを保持する基板保持部としてのスピンチャック３０２が設けられている。このスピンチャック３０２は、例えばモータ等のアクチュエータを有するチャック駆動部３０３により所定の速度で回転可能であり、スピンチャック３０２に保持されたウェハＷを回転させることができる。また、チャック駆動部３０３には、例えばシリンダ等の昇降駆動機構が設けられており、スピンチャック３０２は昇降自在になっている。
また、処理容器３０１内には、スピンチャック３０２の外側に配置された、スピンチャック３０２に保持されるウェハＷを囲むカップ３０４が設けられている。カップ３０４は、ウェハＷから飛散又は落下する液体を受け止めて回収するアウターカップ３０５と、アウターカップ３０５の内周側に位置するインナーカップ３０６と、を含む。アウターカップ３０５の上面には、スピンチャック３０２に対するウェハＷの受け渡しの前後にウェハＷが通過する開口３０７が形成されている。さらに、処理容器３０１内には、レジスト液をウェハＷに吐出するためのノズルユニット３０８が上下方向及び水平方向に移動自在に設けられている。
また、本実施形態におけるレジスト塗布装置３１は、ウェハＷの周縁部にレーザーを照射するレーザー照射機構３１０と、レジスト膜が形成されたウェハＷに保護膜形成用の処理液を吐出する処理液吐出機構３２０を備えている。
レーザー照射機構３１０は、レーザー光源３１１と、アッテネータ３１２と、マスク３１３と、レーザー照射部３１４を備えている。レーザー照射部３１４の内部にはミラー３１５が設けられている。レーザー光源３１１から水平方向に出力された図４の破線矢印で示すレーザー光は、アッテネータ３１２とマスク３１３を通過し、ミラー３１５の反射により鉛直方向下向きに進み、レーザー照射部３１４が有する図示しないレンズを介してウェハＷに照射される。本実施形態におけるレーザー照射部３１４は、図示しない駆動機構を備えるアームによって往復矢印Ａに沿って水平方向に移動自在に構成されている。
なお、レーザー照射機構３１０の構造や設置位置等は特に限定されず、ウェハ周縁部のレジスト膜に向けてレーザーを照射可能な構造であればよい。例えば本実施形態においてはレーザー照射部３１４を往復矢印Ａに沿って水平方向に移動自在に構成しているが、スピンチャック３０２を往復矢印Ａに沿って水平方向に移動自在に構成してもよい。また、ウェハＷに対するレーザー照射位置の変更は、レーザー照射部３１４又はスピンチャック３０２の水平移動ではなく、ミラー３１５の角度調節によって行われてもよい。また、レーザー光の種類や発振形態、波長は、レジスト膜の除去が可能であれば特に限定されないが、レーザーは波長が２４０ｎｍ以上の固体レーザーであることが好ましい。さらに、レーザーはパルスレーザーであることが好ましい。
処理液吐出機構３２０は、保護膜形成用の処理液を供給する処理液供給源３２１と、処理液の流路となる処理液供給管３２２と、処理液吐出部としての処理液ノズル３２３を備えている。本実施形態における処理液ノズル３２３は、ノズル本体３２３ａと、ノズル本体３２３ａを支持するノズル支持部３２３ｂで構成されている。処理液ノズル３２３は、図示しない駆動機構を備えるアームによって往復矢印Ｂに沿って水平方向に移動自在に構成されている。なお、処理液吐出機構３２０の構造や設置位置等は特に限定されず、レジスト膜の上面への処理液の吐出が可能な構造であればよい。
処理液の種類は特に限定されず、後述する保護膜の除去液に対して可溶性を有し、かつ、基板や塗布膜の品質に悪影響を与えないものであればよい。例えば基板に形成される塗布膜がレジスト膜である場合、保護膜の除去液としてシンナーなどの有機溶剤を用いて保護膜の除去を行うと、保護膜と共にレジスト膜が溶解する。このため、塗布膜がレジスト膜である場合には、保護膜は水溶性の膜であることが好ましい。保護膜が水溶性の膜である場合、保護膜の除去液として例えば純水を使用することができ、レジスト膜を溶解させずに保護膜のみを除去することができる。そのような水溶性の保護膜を形成する処理液としては、例えばＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等、水溶性のレジストなどが用いられる。
図５は、レーザー照射部３１４と処理液ノズル３２３を上から見た模式図である。図５に示すように、本実施形態におけるレジスト塗布装置３１においては、処理液吐出機構３２０と同様の構造を有する、保護膜除去用の除去液を吐出する除去液吐出機構３３０が設けられている。除去液吐出機構３３０は、除去液を供給する除去液供給源３３１と、除去液の流路となる除去液供給管３３２と、除去液吐出部としての除去液ノズル３３３を備えている。本実施形態における除去液ノズル３３３は、ノズル本体３３３ａと、ノズル本体３３３ａを支持するノズル支持部３３３ｂで構成されている。除去液ノズル３３３は、図示しない駆動機構を備えるアームによって往復矢印Ｃに沿って水平方向に移動自在に構成されている。なお、除去液吐出機構３３０の構造や設置位置等は特に限定されず、レジスト膜の上面に形成された保護膜への除去液の吐出が可能な構造であればよい。
除去液の種類は特に限定されず、保護膜を溶解させることが可能であって、かつ、基板や塗布膜の品質に悪影響を与えないものであればよい。例えばレジスト膜の上面に形成された水溶性の保護膜に対しては除去液として純水を使用することができる。
本実施形態におけるレジスト塗布装置３１は以上のように構成されている。次に、このレジスト塗布装置３１を用いたウェハＷの処理方法について説明する。本実施形態にかかるウェハＷの処理は図６に示すフローに沿って行われる。
まずスピンチャック３０２上に保持されたウェハＷの中心部にレジスト液を吐出し、スピンチャック３０２を回転させてウェハＷにレジスト膜を形成する。
次に、図７（ａ）に示すように保護膜形成用の処理液ノズル３２３を、レジスト膜Ｒが形成されたウェハＷの周縁部まで移動させる。このとき、処理液の吐出位置が少なくとも後述のレーザー照射領域よりもウェハＷの半径方向内側の領域に位置するように処理液ノズル３２３を移動させる。続いて、スピンチャック３０２を回転させながら処理液を吐出し、スピンチャック３０２の回転によって、吐出された処理液を乾燥させ、図７（ｂ）に示すようにレジスト膜Ｒの上面に保護膜Ｐを形成する。なお、本実施形態においては、レジスト膜Ｒが形成されたウェハＷの周縁部にのみ保護膜Ｐを形成しているが、処理液をウェハＷの中心部に吐出し、スピンチャック３０２の回転によってウェハＷの全体に保護膜Ｐを形成してもよい。
次に、図７（ｃ）に示すように処理液ノズル３２３をウェハＷの外側に退避させ、レーザー照射部３１４をウェハＷの周縁部に移動させる。続いて、スピンチャック３０２を回転させながらレーザーを照射する。
レーザーがパルスレーザーである場合は、例えば図８のようにレーザー照射を行う。図８は、レーザー照射時におけるウェハＷの周縁部の様子を模式的に示した拡大平面図である。また、図８の紙面左側はウェハＷの中心部側、紙面右側はウェハＷの端部側である。図８に示す例ではレーザー照射は１回あたりの照射領域がウェハＷの周方向（図中の矢印方向）において互いに重なるように実施される。詳述すると、まず領域Ｌ1に１回目のレーザー照射を行った後、領域Ｌ1に重なるように２回目のレーザー照射を行う。続いて、２回目にレーザーを照射した領域Ｌ2に重なるように３回目のレーザー照射を行う。このようにして各領域Ｌ1～Ｌ6が順に重なるようにレーザー照射を行うことで、ウェハＷの周方向に沿ってレジスト膜が除去されていく。このとき、レーザー照射部３１４（図７（ｂ））の位置は固定されている。そして、ウェハＷの１周分のレジスト膜の除去が完了した後、レーザー照射が完了した領域からウェハＷの中心部側にレーザー照射部３１４を移動させて、レーザー未照射領域のレーザー照射を行う。なお、パルスレーザーの照射ピッチとスピンチャック３０２の回転数は上記のようなレーザー照射が可能となるよう適宜設定される。
ウェハＷに向けて照射されたレーザーは、保護膜Ｐを透過してレジスト膜Ｒに達する。これに伴い、ウェハＷとレジスト膜Ｒの界面に熱が生じ、熱発生部におけるレジスト膜Ｒの膨張によって、レーザー照射箇所におけるレジスト膜Ｒは当該レジスト膜Ｒの上面に形成された保護膜Ｐと共にウェハＷから剥離する。この結果、ウェハＷの周縁部における不要なレジスト膜Ｒが除去される。なお、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、本実施形態においては処理液吐出とレーザー照射を別々のタイミングで行っている。ただし、ウェハＷに吐出された処理液がレーザーの照射位置に達するまでの間に乾燥して保護膜Ｐとして機能する装置構成であれば、処理液ノズル３２３とレーザー照射部３１４の各々をウェハＷの周縁部に移動させ、処理液吐出とレーザー照射を同一の工程で実施してもよい。
次に、図７（ｄ）に示すように、レーザー照射部３１４をウェハＷの外側に退避させ、レーザーが照射されたウェハＷに残存する保護膜Ｐの形成領域まで除去液ノズル３３３を移動させる。このとき、除去液の吐出位置が保護膜Ｐの形成領域よりもウェハＷの半径方向内側の領域に位置するように除去液ノズル３３３を移動させる。続いて、スピンチャック３０２を回転させながら除去液を吐出し、これにより保護膜Ｐが除去される。そして、保護膜Ｐが除去されることにより、ウェハＷの表面においては不要なレジスト膜Ｒが除去され、かつ、パターン形成に必要なレジスト膜Ｒのみが残存した状態となり、ＥＢＲ処理が完了する。その後、ウェハＷは例えば熱処理装置４０に搬送されてベーク処理が行われる。
以上のように、本実施形態におけるウェハＷの処理方法においては、レーザーを用いてＥＢＲ処理を行うため、ＥＢＲ処理の際にシンナーなどの溶剤を使用しない。これにより、パターン形成のために必要なレジスト膜のハンプや浸食の発生を抑えることが可能となる。
なお、レーザーを用いてＥＢＲ処理を行う場合、レーザー照射によって、乾燥したレジストがウェハＷの周縁部以外の箇所にデブリとして飛散することが懸念される。しかしながら、本実施形態におけるウェハＷの処理方法においては、レーザーの照射前にレジスト膜Ｒの上面に保護膜Ｐを形成しているため、レーザー照射によって発生するデブリは保護膜Ｐの上面に飛散する。この保護膜Ｐは除去液によって除去されることから、保護膜Ｐの上面に飛散したデブリも保護膜Ｐと共に除去される。すなわち、本実施形態のようなレーザー照射前に保護膜Ｐを形成する処理方法によれば、レジスト膜Ｒのハンプや浸食の発生を抑制できると共に、レーザー照射時におけるデブリ対策も行うことができる。なお、デブリ対策としては、ウェハＷの半径方向内側から外側に向けて窒素ガスなどの気体を吹き付けながらレーザー照射を行う方法もある。
＜第２の実施形態＞
第１の実施形態におけるレジスト塗布装置３１は、レーザー照射機能を備えていたことによってウェハＷのＥＢＲ処理を行う機能を有していたが、このレーザー照射機能は専用のモジュールで実現されてもよい。図９は、第２の実施形態にかかる基板処理装置としてのレーザー照射装置３２の構成の概略を模式的に示す側面断面図である。
図９に示す本実施形態におけるレーザー照射装置３２は、図４に示すレジスト塗布装置３１に対してノズルユニット３０８が設けられていないが、その他の構造はレジスト塗布装置３１と実質的に同様の構造である。すなわち、レーザー照射装置３２は、内部を密閉可能な処理容器４０１を有し、処理容器４０１内には、ウェハＷを保持する基板保持部としてのスピンチャック４０２が設けられている。また、スピンチャック４０２は、チャック駆動部４０３により所定の速度に回転可能であり、処理容器４０１内には、スピンチャック４０２の外側に配置された、スピンチャック４０２に保持されるウェハＷを囲むカップ４０４が設けられている。
さらにレーザー照射装置３２は、ウェハＷの周縁部にレーザーを照射するレーザー照射機構４１０を備えている。レーザー照射機構４１０は、レーザー光源４１１と、アッテネータ４１２と、マスク４１３と、レーザー照射部４１４を備えている。レーザー照射部４１４の内部にはミラー４１５が設けられている。
また、レーザー照射装置３２は、レジスト膜が形成されたウェハＷに保護膜形成用の処理液を吐出する処理液吐出機構４２０を備えている。処理液吐出機構４２０は、処理液供給源４２１と、処理液供給管４２２と、処理液吐出部としての処理液ノズル４２３を備えている。本実施形態における処理液ノズル４２３は、ノズル本体４２３ａと、ノズル本体４２３ａを支持するノズル支持部４２３ｂで構成されている。また、図示は省略するが、レーザー照射装置３２は、図４に示すレジスト塗布装置３１の除去液吐出機構３３０と同様の除去液吐出機構を備えている。なお、レーザー照射装置３２の構造は特に限定されず、レーザー照射装置３２に搬送されたウェハＷの周縁部にレーザー照射が可能な構造であればよい。
上記のレーザー照射装置３２は、図１０に示すように、例えば基板処理システム１の第１のブロックＧ１に配置される。したがって、本実施形態における基板処理システム１は、塗布処理装置としてのレジスト塗布装置３１と、ウェハＷの加熱処理を行う熱処理装置４０（図３）と、ＥＢＲ処理を行う基板処理装置としてのレーザー照射装置３２がそれぞれ独立した処理装置として配置されている。なお、本実施形態のようにレーザー照射機能を専用のモジュールで実現する場合、レジスト塗布装置の構成は公知の構成を適用できる。また、熱処理装置４０の構成についても公知の構成を適用できる。
このような基板処理システム１によれば、レジスト塗布装置３１、熱処理装置４０、レーザー照射装置３２の順にウェハＷを搬送し、各々の装置で所定の処理を行うことで例えば図１１に示すフローの処理を行うことができる。なお、図１１に示すレジスト膜形成、保護膜形成、レーザー照射及び保護膜除去は、第１の実施形態で説明した方法と同様に実施してよい。また、図１１に示すベーク処理は公知の方法で実施してよい。
図１１に示すウェハＷの処理のようにレジスト膜の形成後にベーク処理を行う場合、ベーク処理によってレジスト膜が固化するため、シンナーなどの溶剤を用いたＥＢＲ処理では、ベーク処理後のレジスト膜を除去することができない。一方、本実施形態にかかるレーザー照射装置３２を用いたウェハＷの処理においては、ベーク処理後の固化したレジスト膜を除去することができる。すなわち、図１１のようなフローのＥＢＲ処理は本実施形態にかかる基板処理システム１によって実現できる処理である。
また、レーザー照射装置３２を備えた基板処理システム１によれば、例えば図１２に示すフローのようにレジスト塗布装置３１におけるレジスト塗布処理と、熱処理装置４０におけるベーク処理を交互に２回以上（図１２の例では３回）実施し、その後にＥＢＲ処理を行うこともできる。前述の通り、ベーク処理後のレジスト膜を溶剤で除去することは困難であるため、ウェハＷに多層のレジスト膜を形成する場合において、溶剤を用いたＥＢＲ処理を行う際には、レジスト膜の形成とベーク処理の間にＥＢＲ処理を行う必要がある。例えば図１１のように３層構造のレジスト膜を形成するにあたり、溶剤のみでＥＢＲ処理を行う場合には、各層のレジスト膜を形成する度にＥＢＲ処理が実施されるため、計３回のＥＢＲ処理が必要となる。これに対し、本実施形態にかかる基板処理システム１によれば、３層のレジスト膜を形成した後にＥＢＲ処理を１回行うことで不要なレジスト膜の除去処理が完了するため、スループットを大幅に向上させることができる。さらに、多層のレジスト膜を形成した後に不要なレジスト膜を同時に除去できることから、各レジスト膜における周縁部の位置が揃い、各レジスト膜の重ね合わせ精度が高まる。
＜第３の実施形態＞
以上の実施形態では、レーザー照射時におけるデブリ対策の観点から保護膜を形成していたが、溶剤との接触に起因する塗布膜のハンプや侵食を抑えるという観点からは、保護膜の形成は必須ではない。
保護膜の形成を必須としない本開示の他の一態様は、基板処理装置であって、パターン形成用の塗布膜が形成された基板を保持して回転させる基板保持部と、前記基板保持部に保持された前記基板の周縁部にレーザーを照射するレーザー照射部と、溶剤を吐出する溶剤吐出部と、前記レーザー照射部及び前記溶剤吐出部の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、予め設定された、前記塗布膜の目標除去領域に前記レーザーを照射し、前記レーザーの照射領域よりも前記基板の半径方向外側の領域に残存する前記塗布膜に前記溶剤を吐出する制御を行うように構成されている。
第３の実施形態では上記態様の実施の形態について説明する。図１３は、本実施形態にかかる基板処理装置としてのレジスト塗布装置３１の構成の概略を模式的に示す側面断面図である。
本実施形態におけるレジスト塗布装置３１は、第１の実施形態におけるレジスト塗布装置３１の処理液吐出機構３２０（図４）と除去液吐出機構３３０（図５）を備えていない一方、溶剤を吐出する溶剤吐出機構３４０（図１３）を備えている。溶剤吐出機構３４０は、溶剤を供給する溶剤供給源３４１と、溶剤の流路となる溶剤供給管３４２と、溶剤吐出部としての溶剤吐出ノズル３４３を備えている。本実施形態における溶剤吐出ノズル３４３は、ノズル本体３４３ａと、ノズル本体３４３ａを支持するノズル支持部３４３ｂで構成されている。溶剤吐出ノズル３４３は、図示しない駆動機構を備えるアームによって往復矢印Ｂに沿って水平方向に移動自在に構成されている。なお、溶剤吐出機構３４０の構造は特に限定されず、レジスト膜への溶剤の吐出が可能な構造であればよい。溶剤としては例えばシンナーが用いられる。
本実施形態におけるレジスト塗布装置３１は以上のように構成されている。次に、このレジスト塗布装置３１を用いたウェハＷの処理方法について説明する。本実施形態にかかるウェハＷの処理は図１４に示すフローに沿って行われる。
まずスピンチャック３０２上に保持されたウェハＷの中心部にレジスト液を吐出し、スピンチャック３０２を回転させてウェハＷにレジスト膜を形成する。
次に、図１３に示すレーザー照射部３１４をウェハＷの周縁部に移動させてレーザーの照射を行う。通常、ＥＢＲ処理においては、ウェハＷの歩留まり向上の観点から不要なレジスト膜を除去する領域が予め設定されている。前述の第１の実施形態では、レーザー照射によって当該領域内にある全てのレジスト膜を除去しているが、第３の実施形態では、レーザー照射によって不要なレジスト膜の一部のみを除去している。
図１５は、ウェハ表面のレジスト膜の形成状態を示す説明図である。図１５の紙面左側がウェハＷの端部側であり、紙面右側がウェハＷの中心部側である。図１５（ａ）に示すように、第３の実施形態では、ウェハＷの周縁部において、ウェハＷの端部以外の領域ＬTが予め設定されており、当該領域ＬTにレーザーを照射する。本明細書においては当該領域ＬTを「目標除去領域」という。すなわち、本実施形態におけるＥＢＲ処理においては、レジスト膜の目標除去領域ＬTにレーザーを照射し、目標除去領域ＬTのレジスト膜を除去する。目標除去領域ＬTは、ウェハＷの歩留まりや溶剤の吐出位置等を考慮して任意に設定される領域である。なお、目標除去領域ＬTは、溶剤のみを用いてウェハ周縁部のレジスト膜除去処理（ＥＢＲ処理）を行う際に溶剤と塗布膜が接触することでハンプが生じる領域であることが好ましい。換言すると、目標除去領域ＬTは、溶剤との接触で塗布膜が完全に溶解せずに、塗布膜の硬度が溶剤と接触する前より軟化する領域であることが好ましい。当該領域にレーザーを照射してレジスト膜を除去すれば、ハンプの発生を効果的に抑制することができる。
図１５（ａ）に示す目標除去領域ＬTにレーザーを照射した後、図１５（ｂ）に示すように、溶剤吐出ノズル３４３をウェハＷの周縁部に移動させる。このとき、溶剤の吐出位置がレーザー照射領域Ｌと除去対象となるレジスト膜Ｒ1の境界近傍となるように溶剤吐出ノズル３４３を移動させる。続いて、スピンチャック３０２を回転させながら溶剤を吐出する。これにより、図１５（ｃ）に示すようにレーザー照射領域の外側に残存していた不要なレジスト膜Ｒ1が除去され、ＥＢＲ処理が完了する。
本実施形態におけるＥＢＲ処理では、従前と同様に溶剤を用いて不要なレジスト膜を除去しているが、溶剤を吐出する工程においては、不要なレジスト膜Ｒ1と、パターン形成のために必要なレジスト膜Ｒ2の間にレジスト膜が形成されていない領域Ｌが存在する。このため、不要なレジスト膜Ｒ1に溶剤を吐出する際には、吐出された溶剤がパターン形成に必要なレジスト膜Ｒ2に接触しにくく、レジスト膜Ｒ2におけるハンプや侵食の発生を抑えることができる。
なお、本実施形態におけるＥＢＲの処理方法では、第１～第２の実施形態で説明した保護膜が設けられていないが、本実施形態におけるＥＢＲ処理においても保護膜を設けてもよい。例えば図１５（ａ）に示すレーザーの照射前の段階において、レジスト膜Ｒの上面に保護膜が形成されていれば、レーザーの照射によって生じるデブリが当該保護膜の上面に飛散する。そして、そのデブリは保護膜と共に除去されることから、パターン形成のために必要なレジスト膜Ｒ2の上面にはデブリは残存しない。すなわち、第３の実施形態にかかるレジスト塗布装置３１が、第１の実施形態で説明した保護膜形成用の処理液吐出機構３２０（図４）と、保護膜除去用の除去液吐出機構３３０（図５）を備えていれば、レジスト膜のハンプや侵食の発生の抑制と共にデブリ対策の効果が得られる。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
また、本開示にかかるＥＢＲ処理を行う基板処理装置は、半導体ウェハ以外の処理対象基板、例えばＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）基板の処理装置にも適用できる。
１ 基板処理システム
３１ レジスト塗布装置
４０ 熱処理装置
２００ 制御部
３０２、４０２ スピンチャック
３１４ レーザー照射部
３２３ 処理液ノズル
３３３ 除去液ノズル
Ｒ レジスト膜
Ｐ 保護膜
Ｗ ウェハ

Claims (7)

  1. 基板処理装置であって、
    パターン形成用の塗布膜が形成された基板を保持して回転させる基板保持部と、
    前記基板保持部に保持された前記基板に保護膜を形成するための処理液を吐出する処理液吐出部と、
    前記保護膜が形成された前記基板の周縁部にレーザーを照射するレーザー照射部と、
    前記保護膜に当該保護膜を除去するための除去液を吐出する除去液吐出部と、を備えた、基板処理装置。
  2. 前記塗布膜はレジスト膜であり、前記保護膜は水溶性の膜である、請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記レーザーは、波長が２４０ｎｍ以上の固体レーザーである、請求項１又は２に記載の基板処理装置。
  4. 溶剤を吐出する溶剤吐出部と、
    前記レーザー照射部及び前記溶剤吐出部の動作を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、予め設定された、前記塗布膜の目標除去領域に前記レーザーを照射し、前記レーザーの照射領域よりも前記基板の半径方向外側の領域に残存する前記塗布膜に前記溶剤を吐出する制御を行うように構成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  5. 基板処理システムであって、
    基板にパターン形成用の塗布膜を形成する塗布処理を行う塗布処理装置と、
    前記基板の加熱処理を行う熱処理装置と
    前記基板の周縁部における前記塗布膜を除去する基板処理装置と、
    前記塗布処理装置、前記熱処理装置及び前記基板処理装置を制御する制御部と、を備え、
    前記基板処理装置は、
    前記基板を保持して回転させる基板保持部と、
    前記基板保持部に保持された前記基板に保護膜を形成するための処理液を吐出する処理液吐出部と、
    前記保護膜が形成された前記基板の周縁部にレーザーを照射するレーザー照射部と、
    前記保護膜に当該保護膜を除去するための除去液を吐出する除去液吐出部と、を備え、
    前記制御部は、前記塗布処理と前記加熱処理を交互に２回以上実行して前記基板に２層以上の前記塗布膜を形成し、前記塗布膜に前記処理液を吐出して前記塗布膜の上面に前記保護膜を形成し、当該保護膜が形成された基板の周縁部に前記レーザーを照射し、当該レーザーが照射された前記基板に残存する前記保護膜に前記除去液を吐出する制御を行うように構成されている、基板処理システム。
  6. 基板処理方法であって、
    パターン形成用の塗布膜が形成された基板に処理液を吐出して前記基板に保護膜を形成する工程と、
    前記保護膜が形成された前記基板の周縁部にレーザーを照射する工程と、
    前記レーザーが照射された前記基板に残存する前記保護膜に除去液を吐出し、前記保護膜を除去する工程と、を備えた、基板処理方法。
  7. 請求項６に記載の基板処理方法を基板処理装置によって実行させるように、当該基板処理装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムを記憶した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。
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